用图形学创造一个新世界(2)

再比如，两位科学家开发出的渲染工具RenderMan，它支持复杂的灯光和着色器效果，将光反射过程与几何形状分开，还可以计算外形上各点的颜色、透明度和纹理等效果。

同时，RenderMan系统结合了卡特姆提出的Z缓冲和细分曲面的创新。“多项技术傍身，这使得通过RenderMan生成的数字图像比之前的任何图像都要更真实。”陈宝权说。

“电影中人类的皮肤需要考虑半透明特殊质地。头发绘制中不仅要还原质地，还要实现头发的飘动等。而计算机图形学设计了一套还原不同质地属性及其运动规律的计算方法。” 袁晓如总结说，这样复杂的场景，需要使用GPU硬件加快绘制速度。而汉拉汉提出的支持通用图形硬件编程的Brook语言在GPU硬件发展历史中有着重要意义。

在张之益看来，如何进行高效高质量的三维内容创作、三维世界的实时理解与分析、开发大规模可扩展的实时模拟技术和将人机交互与图形学进行深度结合等问题，对于图形学领域仍然是巨大的挑战。

“图形学最原始的梦想是用计算机的数字手段来再现自然世界的一切，目前我们已经在有限范围实现了这一目标。”陈宝权介绍，以《阿凡达》为例，很多具有人类基础表情和动作的虚拟人物，还无法完全自动生成。

不断发展的图形学

去年，国漫作品《哪吒之魔童降世》《白蛇》赢得无数票房和口碑。作品里面栩栩如生的人物勾勒和酷炫的特效令人印象深刻。不过专家认为，在计算机图形学研究和应用领域，我国技术人员目前还扮演着追随者角色。

“计算机图形学已经在我国影视动画领域有所应用，但差距仍然存在。”陈宝权提出，差距体现在技术原创，原因之一是相关人才的缺乏。

“比如皮克斯公司除了艺术创作团队，还有技术团队，负责动画新技术的研发。目前我们的动画产业缺乏有前沿研究能力的技术人员，而技术人员只限于配合艺术创作团队来使用好现有的技术软件，研发能力比较局限。”

除影视动画外，随着硬件技术、通信技术等的发展，计算机图形学正在越来越多的领域大显身手。

“解决模型和绘制等基本问题后，未来的应用也还包括各种融合交互。从相关领域来看，虚拟现实、增强现实以及和图形学密切相关的可视化都呈现出旺盛的生命力。”袁晓如提到。

在陈宝权的印象里，自2000年起，汉拉汉就对数据可视化领域表现出了浓厚的兴趣。2018年他在国际可视化大会IEEE VIS中的一个演讲主题就是针对可视化的自动分析。而实际上，他也是国际知名的商业智能可视化企业Tableau的联合创始人。

周昆认为，图形学一个最显著特点是学科交叉以及对技术创新的追求。

事实上，计算机图形学研究一直不断发展。专家表示，从卡特姆和汉拉汉等人解决了真实感问题，到后继研究者突破实时性瓶颈，再到当前蓬勃发展的智能化浪潮和未来可以预见的高保真需求，每一次突破都需要对现有图形学理论和方法进行变革，从而促进相关领域和应用的发展。

“此次，图灵奖授予计算机图形学是对该学科几十年学术研究核心技术应用的肯定，未来不排除计算机图形学再次获奖的可能性。”张晓鹏认为，未来，图形学技术将继续向前发展，在国防军事、远程医疗、智慧城市、人工智能、虚拟现实、增强现实等领域产生更多交叉研究，促进多个产业发展。